趙志猛　沈有信　朱習愛

摘要：巖溶地區(qū)土壤水分對植被生長、恢復和土壤侵蝕過程有重要的調控作用，與退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復、重建和演替息息相關。在介紹西南喀斯特生態(tài)地質環(huán)境背景的基礎上，通過對現(xiàn)有研究成果進行總結，系統(tǒng)闡述巖溶土壤水分監(jiān)測的常用技術手段、時空變異性、土壤水分特征，分析其主要影響因子及土壤水文過程，發(fā)現(xiàn)研究中的不足，提出下一步的研究重點應以巖石-土壤-植被系統(tǒng)為對象，深入研究三者之間的耦合關系，為喀斯特石漠化的恢復與重建提供理論依據(jù)。

關鍵詞：巖溶；土壤水分；時空變異；生態(tài)恢復；中國西南

中圖分類號：S152.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）19-3603-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.002

Abstract： Karst area is the typical ecological environment fragile area. Soil moisture has become a significant regulatory factor of regional soil erosion， vegetation growth and recovery process. It affects the ecological restoration， reconstruction and succession of degraded ecosystems， which have received people's great attention. Based on introducing the eco-geological environment background in karst areas of Southwest China， this paper outlined the measuring methods， time and space variety， soil water characteristics and its influence factors， and soil hydrological process. The main researches in the future are on the studies of coupling relationships between rock， soil， and vegetation. This provides theoretical basis for the rocky desertification control and rehabilitation.

Key words： karst area； soil moisture； spatial-temporal variation； ecological restoration； southwest China

喀斯特是世界上廣泛分布的一種地質景觀類型，集中連片分布在北美東部、歐洲中南部和中國西南地區(qū)，占全球陸地面積的12%～15%[1-3]。按碳酸鹽巖出露面積計，中國的巖溶面積為90.7×104 km2，其中西南部約占總面積的50%（約為50.0×104 km2），是世界上喀斯特面積分布最廣、最集中、發(fā)育最強烈的地區(qū)[1，4]，由于其成土速率低、土層淺薄、石—土間斷分布、水分養(yǎng)分易流失，成為典型的生態(tài)脆弱區(qū)[5]。自20世紀以來，西南喀斯特地區(qū)人口快速增長，人地矛盾不斷激化，導致大面積森林被破壞，土壤侵蝕退化嚴重、水土流失加劇，形成基巖裸露的石漠化景觀[6，7]。脆弱的生態(tài)地質環(huán)境背景加上不合理的土地利用方式，造成的喀斯特石漠化已經(jīng)成為當今備受關注的話題，嚴重影響了當?shù)厣鐣⒔?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，成為制約區(qū)域生態(tài)建設中急需解決的問題[8，9]。

水循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)研究中的重要內容[10]，水以溶液的形式向植物輸送著養(yǎng)分，幾乎是所有生命存在的基礎[3，11]?？λ固赝寥浪植粌H是巖溶植被的生命線，還是巖溶作用的驅動力和土壤流失的重要影響因子，更是表層水體的重要儲存庫，對調控土壤養(yǎng)分及水流量有重要作用，對巖溶區(qū)生態(tài)地質環(huán)境安全和社會經(jīng)濟發(fā)展意義重大。水分運移是喀斯特石漠化的驅動力[12]，巖溶石漠化的發(fā)展受到土壤對水分的保持和傳導能力的影響，有效的土壤保水、導水能力是恢復與重建石漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境的基礎[13]。因此，掌握喀斯特土壤水分變化規(guī)律既是認識喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的基礎，也是中國南方生態(tài)建設乃至巖溶科學發(fā)展的必然要求。

西南喀斯特地區(qū)降雨相對充沛，但由于植被覆蓋率下降，土壤儲水能力有限以及巖石滲漏性強等因素，植物仍然遭受著長時間的干旱脅迫，干季尤為嚴重。植被恢復與重建的最大難題還是土壤水分的虧缺。目前，針對中國西南喀斯特地區(qū)土壤水分的監(jiān)測方法、運移規(guī)律、變化動態(tài)、空間異質性、不同生境中含水量及其主要影響因素等研究領域，國內很多學者進行了有益的探索和嘗試，取得了大量成果[14-19]。然而，由于傾向于局部的研究，缺乏整體和系統(tǒng)的探討而進展緩慢，尚有諸多領域需要進行系統(tǒng)深入的研究[20]。因此，本研究從宏觀和系統(tǒng)的角度，在介紹西南喀斯特生態(tài)地質環(huán)境背景的基礎上，通過對現(xiàn)有研究成果進行總結，闡述土壤水分監(jiān)測的常用技術手段，找出中國南方喀斯特地區(qū)土壤水分含量的一般規(guī)律，分析土壤水分的主要影響因子及喀斯特土壤水文過程，發(fā)現(xiàn)研究中的不足和下一步的研究方向，為該地區(qū)的生態(tài)恢復、環(huán)境保護及增強區(qū)域生態(tài)安全保障提供科學依據(jù)。

1 喀斯特生態(tài)地質環(huán)境背景

地質、地形、氣候、水文和植被條件不同，以及綜合這些條件而產生的直接影響巖溶作用方式（溶蝕和沉積）和強度的地球化學背景條件的差別，造成各地巖溶發(fā)育程度及巖溶形態(tài)組合特征顯著不同[1，21]?？λ固氐貐^(qū)分布最廣的石灰?guī)r和白云巖在巖石風化作用方式、巖溶形態(tài)、土層厚度、裂隙發(fā)育程度及風化殼持水性等方面都有較大差異[22]，這些差異造就了峰叢洼地、石林巖丘、谷地、嶺脊和盆地等類型多樣的喀斯特地貌類型[23]?？λ固丨h(huán)境系統(tǒng)具有一系列特點：可溶巖形成多空隙（裂隙、洞穴）介質，有利于物質、能量的遷移和變換；自然土層“瘦、粘、薄”、生物生產量低；石—土間斷分布；雨水、地表水、地下水相互轉化明顯，地下水文網(wǎng)發(fā)達；植被具有旱生性、巖生性和喜鈣性；低環(huán)境容量及對生態(tài)系統(tǒng)變化的高度靈敏性等[24-27]，加上長期不合理的過度墾殖和開發(fā)利用，形成了無土覆蓋、巖石裸露的石漠化景觀[28，29]。endprint

西南巖溶地區(qū)處于濕潤溫暖的氣候區(qū)，受特殊地質、氣候等環(huán)境因素的綜合影響，碳酸鹽巖溶蝕作用強烈，形成典型的地上和地下雙層結構，地表水容易沿巖溶裂隙和管道向下滲漏，表層土因含水量減少而土質疏松，遇降雨極易流失；另外，上覆土壤填充溶蝕形成的孔隙和空間通道，造成土壤下陷堆積，使地表土壤被巖石分割，基巖逐漸裸露[30-33]，環(huán)境因子的利弊兼容性、水分虧缺的派生性和異質性、環(huán)境的嚴酷性、脆弱性與多樣性和改造的艱難性是明顯的石漠化跡地特征[34]。不僅土壤養(yǎng)分、溶質的溶解與轉移、微生物的活動受土壤水分含量制約，土壤含水量還是土壤肥力評價的重要環(huán)境因素[35，36]。復雜的地質環(huán)境背景對于土壤水分運動、時空異質性及石漠化的演替具有重要影響。了解該地區(qū)生態(tài)地質環(huán)境，對進一步利用和改善土壤水分狀況，探索石漠化形成背景、發(fā)生機理，指導生態(tài)恢復和重建有重要作用。

2 喀斯特土壤水分監(jiān)測

隨著水分監(jiān)測技術不斷改進，目前喀斯特土壤水分測定的方法大致分兩種[37]：一類是經(jīng)常變動采樣點，如烘干法、微波法和遙感法等。烘干法最常用，簡單易行，具有足夠的精度，但取樣時會破壞土壤結構，不易深層取樣，不利于連續(xù)土壤水分測定；快速測定法（酒精燃燒法、紅外線法、爐烤法）是烘干法的一種，只是采用一些手段縮短土樣烘至恒重的時間[13，38]。微波法是近年來出現(xiàn)的一種新的快速測定含水量的方法，其測試結果相對誤差較小，迅速、及時[39]。遙感法（Remote Sensing）是一種非接觸式、大面積、多時相的土壤水分監(jiān)測方法，適合區(qū)域尺度下土壤表層水分狀況的動態(tài)實時調查，不適合田間尺度下深層土壤水分的監(jiān)測[40]。

另一類是固定點測定含水量，即將傳感器埋入土中的不同深度固定不變，或在土中打一測孔，用儀器在這一測孔中定期測定含水量，如中子法、TDR法、γ射線法、熱傳導法、負壓計法、儀器稱重法等[37]。中子水分測定儀測定土壤水分，不破壞土壤結構，并可定點快速連續(xù)監(jiān)測。但土壤物理性質會影響結果的精確度，且?guī)r溶地區(qū)中子儀的標定必須采用挖掘式取樣的野外標定法，測定過程特殊[41]。時域反射儀法（TDR）垂直分辨率高，使用方便、測定快捷且精度高、有助于實現(xiàn)自動化監(jiān)測的優(yōu)點，但TDR測定時測點要埋多個探頭，過程較繁瑣[40]。

喀斯特地區(qū)異質性高，表現(xiàn)為小生境類型及其組合的多樣性和時空變化的無序性[42，43]。在對西南喀斯特土壤水分含量測定時，應結合各種土壤水分測定方法的特點及應用范圍，選擇適合的喀斯特土壤水分測定方法。例如，在一些土層相對較厚且連續(xù)性較好的洼地，可以采用中子儀、TDR等方法；在一些土層淺?。?0～30 cm）的峰叢坡地，土壤連續(xù)性較差，其水分測定一般用烘干法。陳洪松等[44]報道了以石灰?guī)r分布為主的喀斯特地區(qū)，土層連續(xù)且碎石含量少的土壤可采用針式TDR或烘干法測定；在以白云巖分布為主的喀斯特地區(qū)，淺薄土層常含碎石，土壤水分測定用挖坑取土的方法。

3 喀斯特土壤含水量及其影響因素

3.1 土壤含水量

喀斯特地表水源漏失，地下水難以開采，灌溉用水嚴重缺乏[22]，一旦原有植被被破壞，自然和人工恢復不能在短期內有效地增加生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性[45]。植被消失后，降雨對土壤的侵蝕加重，土壤的保水持水功能減退?？λ固赝寥婪植技捌浜康母邥r空異質性，導致植物的分布和擴散受到很大限制，大多數(shù)植物分布在水分、養(yǎng)分相對充足的石間斑塊土壤，或殘存于各種石坑、石溝、石縫等微生境中的腐殖土上[46，47]。盡管在多雨的石灰山季節(jié)性濕潤林地區(qū)，植物在高溫少雨的旱季也頻繁地遭受著干旱脅迫[48]。

近年來國內外對喀斯特地區(qū)水資源的研究主要集中在大尺度的水文地質領域及表層巖溶帶，偏重對地下水的研究，對地表水、地下水轉化的中間環(huán)節(jié)——土壤水的研究較少，且大多是從土壤水分時空動態(tài)變化及其影響因素等層面展開[13]?？傮w來看，西南喀斯特土壤水分含量偏低，礦質土壤含水量為25%～60%。王家文等[49]對西南喀斯特區(qū)海拔80～2 400 m、年均降水1 000～1 500 mm、年均溫20 ℃左右，不同土地利用、不同時段和不同土壤表層含水量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結果表明，土壤含水量在7.78%～81.96%的范圍內，平均為28.21%，其中大多數(shù)（80.8%）土壤含水量在20%～40%之間，且隨月份、季節(jié)、深度和地點等的變化波動較大。

3.1.1 時間動態(tài)變化 從時序變化上看，喀斯特土壤含水量具有低-升-高-降的季節(jié)變化過程[49，50]，不同植被類型變化趨勢不同，闊葉林土壤含水量季節(jié)變化為：秋季>夏季>春季>冬季；針闊混交林為：夏季>秋季>春季>冬季[50]。土壤水分含量的時間動態(tài)變化可大致分為：春季及夏季儲水期、夏季及秋初耗水期、秋季及冬初回升期、冬季平穩(wěn)低墑期4個時段（總體為冬季低，春季、夏初高，夏季、秋初下降，秋季、冬初回升）[51]，且隨石漠化程度加深逐漸減少[52]。

就月份和干濕季的變化而言，土壤含水量在3～4月較大且上升，5～8月出現(xiàn)年內最大與最小值，9～11月下降，12 月至下年2月最低，與月降雨量密切相關[53]。旱季和雨季之間土壤含水量差異顯著[41]，且旱季土壤含水量的波動較雨季更大[54]。雨季濕潤條件下洼地土壤含水量平均為23.13%，旱季時僅8.14%[16]。含水量日變化差異也較明顯，清晨到午后含水量逐漸降低，下午14：00最低，之后則逐漸回升，但與其他時段有差異，在10：00～14：00區(qū)間，30 cm土層含水量反而低于20 cm土層[55]。

3.1.2 空間變異性 喀斯特土壤含水量呈明顯的水平、垂直和坡面分異[56]?？臻g分布呈斑塊狀，含水量中等時變程較大，降雨后或特別干旱時較小，隨含水量增大，空間異質性減小，上層和下層土壤含水量的變異比中間層大；雨季降雨充沛時，土壤含水量相關性中等，旱季時較強烈。另外含水量的空間結構隨觀測尺度的變化而變化，半變異函數(shù)和變程隨采樣間隔增大而增大[16-19，57-59]。垂直層面上，土壤表層水量較低且變化劇烈[54]，隨土層深度的增加，土壤水分增加幅度逐漸減少，且波動較小[60]，這與一般的耕地和牧草地土壤含水量變化不同。但在一些植物根系集中分布的土層，土壤含水量較低，離根系分布層越遠，土壤含水量相對較高[50]。不同坡度之間，土壤水分的變化差異極為顯著，一般隨坡度的增大而減小，但分布規(guī)律不明顯，有坡腳低于坡頂?shù)漠惓Ｇ闆r，且坡度對土壤水分的影響集中于表層和次表層[14]。在喀斯特坡面特定土地利用結構下（上坡到下坡分布有自然坡地、退耕坡地和耕地），表層土壤水分具有顯著的空間分布特征和變異規(guī)律，沿坡向下有不斷增加的趨勢，橫向變異程度比縱向強烈[61，62]。endprint

3.2 影響因素

土壤含水量通常用于表征土壤水分狀況[63]，喀斯特土壤貧瘠、輻射強烈、水文過程變化快，植被生長過度依賴于生境條件，影響含水量的主要因素包括降雨、太陽輻射、植被蒸散、地面蒸發(fā)等氣候因子，坡度、坡向等地形地貌因子，以及平均含水量、土壤厚度、植被類型、植被蓋度、土壤容重和孔隙度、有機質等[41，44，50]。

3.2.1 降水 降水增加土壤水分，不同類型、層次的土壤對降雨的響應幅度和時間不同，降雨后土壤含水量從表層到深層呈現(xiàn)先增后減的趨勢。降水對喀斯特耕地、牧草地的土壤含水量影響較小，而對坡地影響較大[64]。降雨后，0～15 cm土層土壤含水量隨深度增加而降低，雨后數(shù)日表層土壤蒸發(fā)強烈，含水量又減少，低于深層土壤水分。彭熙等[65]發(fā)現(xiàn)花江峽谷花椒林地0～20 cm土層水分年度動態(tài)變化主要受溫度、降水和蒸發(fā)的影響；20～50 cm土層主要受作物蒸騰及深度的影響；深層土壤（>50 cm）水分較穩(wěn)定，波動較小。土壤水分的季節(jié)動態(tài)主要受溫度和降水雙重因素的影響，雨季降雨多，土壤水分主要受降水量的影響，旱季時則主要受溫度控制[66]。王思硯等[63]研究表明針對喀斯特洼地，其土壤含水量受降雨、蒸散及植被蒸騰等的綜合影響，土壤水分補給主要靠降雨量較大、歷時較長和強度適中的降雨，暴雨和微雨對土壤水分影響較小[67]。

3.2.2 溫度 氣溫越高，植被和地表的蒸發(fā)就越強烈，土壤水分散失就越快。因此，溫度間接影響土壤水分的變化[63]。王玉娟等[66]對貴州典型喀斯特灌叢草坡土壤體積含水率與氣溫的相關分析表明，土壤水分隨氣溫的增加而降低，反之則升高，在非雨季，土壤水主要受氣溫和太陽輻射影響。桂西北典型峰叢洼地土壤水分在氣溫較高、空氣濕度較低、太陽輻射強烈的條件下，其耕作層和坡地土壤水分一般很低，而在持續(xù)低溫、空氣濕度高和輻射較弱時，土壤含水量變化較小[68]。

3.2.3 地形地貌 地形地貌通過影響其他因子間接對土壤含水量調控。坡度越大，坡頂水分由于受重力作用下移，導致坡腳土壤水分較高，有利于植物生長[69]。然而不同坡度、坡向上面，植被類型各異，使山坡接受的太陽輻射及潛在蒸發(fā)不同，同時坡上接受的降雨強度及土壤水分保留時間也不一樣，因此喀斯特土壤水分是多因素綜合作用的結果[49]。范新瑞[70]報道了喀斯特石漠化自然灌叢和退耕地的陽坡輻射強度大、時間長，植物蒸騰與土壤蒸發(fā)大，陰坡土壤含水量明顯高于陽坡。另外，降水在坡面上的再分配形成同一坡面不同位置的土壤水分差異。蘇玥等[71]對喀斯特石漠化區(qū)不同植被恢復模式下的土壤水分特征研究表明，由于中坡土壤被侵蝕到母質，土壤顆粒大，緊實度高，不適合植被生長，導致植被覆蓋率低于上坡和下坡，裸露土層較大，蓄水保水能力弱，導致中坡土壤含水量最低。但在植被類型相對一致的條件下，坡位的影響較小，同一坡面不同坡位的水分差異不顯著[51]。

3.2.4 植被類型和土地利用方式 喀斯特植被具有調蓄水分的作用，植被類型、蓋度、生長狀況的差異會影響土壤含水量[69]。植物通過發(fā)達的根系保土持水、冠層降低太陽輻射及凋落物抑制土壤蒸發(fā)等調控土壤水分[72，73]，喀斯特裸露區(qū)的土壤含水率明顯低于植被覆蓋區(qū)，且木豆林地、退耕地、自然灌叢地對土壤的保水持水能力依次增大[63]。云南石林喀斯特地區(qū)的石漠化、人工林和次生林生態(tài)系統(tǒng)的石冠腐殖土水分含量有顯著差異[47]。貴州典型喀斯特灌叢草坡地降雨后土壤含水量變化為草地<灌叢<玉米地[60]?？λ固赝莸赝寥浪趾看笮楣麍@地、撂荒地>牧草地>農用地[54]。孫永麗等[69]研究發(fā)現(xiàn)貴陽市白云區(qū)4種土地利用方式下植被蓋度對土壤水分影響顯著，表現(xiàn)為灌草地>林地>退耕還林地>耕地。

3.2.5 土壤理化性質 土壤物理性質反映土壤持水和保水能力[74]，土壤水分存在于土壤孔隙中，容重小、孔隙度大則表明土壤疏松多孔，結構良好，能夠容納更多的水分，土壤含水量隨容重增大、孔隙度減少、有機質減少而減小[52]，喀斯特石灰土保水能力整體較差[75]。厚土層較薄土層含水量高，黃泥土比石灰土高[54]。張繼光等[18]研究發(fā)現(xiàn)，西南喀斯特不同石漠化過程中土壤有機質含量與土壤飽和水含量、田間持水量及有效含水量成顯著線性相關，有機質是土壤中的親水成分，不僅可以吸水保水，還能改良土壤結構，增加土壤的持水能力，有機質含量越高的土壤，其含水量也越高。在不同石漠化階段，喀斯特土壤中有機質含量與土壤水分特征有密切關系[52]。

3.2.6 喀斯特小生境 喀斯特露石上形成了石溝、石縫和石坑等小生境，其光、熱、水條件不同[43]，導致各種微生境下的土壤分布及其理化性質存在差異[76]，主要表現(xiàn)在含水量動態(tài)、水分運移和水分性能3個方面[49]。土面、石槽和石溝一年中的高低墑期、水分脅迫程度和持續(xù)時間不同[64]；土壤的穩(wěn)滲率和近似飽和導水率受土壤碎石含量的影響[77]，靠近巖塊下部的土壤含水量高于上部，且與巖石接觸區(qū)的土壤含水量較高[78]。Wang等[79]研究發(fā)現(xiàn)在喀斯特露石的存在，石間斑塊土壤獲得的再分配降水將等于或超過降雨量，從而增加土壤含水量。傅偉等[80]研究發(fā)現(xiàn)改變微生境可以改變土壤水分性能，覆石越多，土壤持水性能越強，土壤的水分消耗與覆蓋物及覆蓋程度密切相關。

4 喀斯特土壤水文運動

喀斯特水文地質結構的復雜性和小生境類型的多樣性，導致其復雜的土壤水文過程，林地土壤和植被之間通過土壤孔隙、根系和枯枝落葉腐質層之間的轉化實現(xiàn)水分循環(huán)，且?guī)r溶石漠化恢復過程中土壤水文結構功能是否得到改善是退化巖溶生態(tài)系統(tǒng)治理成功與否的關鍵問題[81]。陳洪松等[20]通過對比得出大部分石灰土有效水含量相對偏低，土壤水分較難被植物吸收利用，植物更容易受干旱脅迫，給喀斯特退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復構成巨大挑戰(zhàn)。理論上要建立符合喀斯特流域水文地質特征的水文模型難度較大，張喜等[82]研究發(fā)現(xiàn)黔中山地喀斯特森林水文學過程與其他森林類型相比有共性、也有特異性。endprint

在具有地表地下雙層空間結構的喀斯特山區(qū)，巖石滲漏性強，降雨入滲率高，流域的下墊面因素（土壤結構、地形差異、地表覆被等）及人類活動對降雨的分配、地面產流、入滲等有著重要的影響。地表之上，大面積的喀斯特露石表面對雨水匯集而使巖石與土壤表面溶蝕接觸區(qū)水分相對較高[79]；土壤淺薄且連續(xù)性差，碎石通過影響土壤孔隙度、水分運移通道的彎曲程度和過水斷面積來影響土壤水分入滲，有可能增加或減少入滲[83]，這與碎石含量、粒級、土石體積比等有關。土壤表面覆蓋碎石，一般能防止土壤孔隙堵塞而增加入滲，當碎石埋在土中時，則會促進結皮的形成，導致入滲減少而徑流增加[83]。土壤飽和導水率隨土壤深度的增加而減小，且與土壤碎石含量和坡度呈正相關關系[84]，坡位是影響土壤飽和導水率最重要的環(huán)境因素。李孝良等[85]則發(fā)現(xiàn)巖溶土壤質地和土壤孔性是影響土壤飽和導水率的主要因素。黨宏宇[86]對桂西北喀斯特山區(qū)碎石對土壤水分入滲過程研究后發(fā)現(xiàn)，Kostiakov入滲模型與Philip方程都可以較好地描述含碎石土入滲量變化過程，但對于含土石隔層土壤，Kostiakov入滲模型模擬效果更好。

前人在巖溶喀斯特地區(qū)建立水文模型對巖溶地區(qū)土壤水文過程進行研究，比較成功的有分布式水文—土壤—植被模型（DHSVM），基于計算單元內土壤與裂隙雙重介質體滲流原理，在達西流運動基礎上引入立方定律描述裂隙水流運動過程，可以較好地模擬喀斯特土壤水文過程[87，88]。張志才等[89]對DHSVM模型進行改進，建立了達西流、裂隙流與槽蓄流演算相結合的混合流演算模式，不僅能較好地模擬喀斯特流域陡漲、陡落的流量過程，還可以模擬土壤含水率、實際蒸散發(fā)與降雨、下墊面巖溶裂隙、植被覆蓋的響應關系。張勇等[81]選用土壤有機質含量、土壤根系密度、植被植株密度、林地樹干基部面積、土壤滲透率和土壤容重6個指標構建的土壤水文結構功能模型基本適用于巖溶區(qū)不同恢復林地的土壤水文結構功能的恢復評價。迄今為止，大部分的分布式流域水文模型主要是針對非巖溶區(qū)，還難以處理巖溶區(qū)土壤水文過程，而巖溶區(qū)現(xiàn)有的水文模型主要是集總式模型，大都不具備從機理上考慮降雨和下墊面條件空間分布不均勻以及土地利用變化對降雨徑流形成影響的功能[90]，喀斯特土壤水文過程模型研究有待進一步加強。

5 結論與展望

中國西南巖溶地區(qū)降雨相對充沛，但由于土壤量少、蓄水能力弱，植物遭受長期的干旱脅迫，石漠化的生態(tài)恢復與重建進展緩慢。已有的喀斯特土壤水分研究多側重于時空變異性，對土壤理化性質的研究不夠深入。因此，今后要長期監(jiān)測土壤水分儲量及動態(tài)變化，加強土壤理化性質（比如入滲規(guī)律、最大、最小持水量等）和土壤改良的研究，充分利用水熱同期的自然條件，種植一些耐旱固氮樹種以增強土壤蓄水保水能力和肥力，積極深入開展林草間作模式下土壤抗蝕性研究，抑制水土流失，為喀斯特植被恢復和生態(tài)重建提供理論依據(jù)。

西南喀斯特地質環(huán)境結構復雜，地域廣闊，但目前有關滇東高原喀斯特土壤水分含量的研究較缺乏，今后應系統(tǒng)研究不同地理位置條件下喀斯特土壤水分特征，結合巖石、土壤和植物三者的關系，在喀斯特土壤水分、養(yǎng)分狀況與植被的生境適應和生產力方面深入研究，利用同位素標記及示蹤技術，分析植物乃至整個生物系統(tǒng)不同生長階段、季節(jié)的適度需水量及水分利用來源和水分利用效率，探討干季土壤保水補水機制，闡述喀斯特生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)過程。

全球氣候變化能夠改變生態(tài)系統(tǒng)固有的自然演變過程，引發(fā)大幅度、大范圍的環(huán)境變化。石漠化是土地退化的一種極端形式，本質是土地生產力衰退甚至喪失的過程，對全球環(huán)境變化較敏感。一旦原有的喀斯特系統(tǒng)遭到破壞，很難在短期內自然恢復和人工恢復。土壤水作為植被恢復過程中的關鍵因子，需要加強喀斯特土壤水分對全球氣候變化響應的研究，為構建環(huán)境友好型的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)奠定理論基礎。

參考文獻

[1] 袁道先，朱德浩，翁金桃.中國巖溶學[M].北京：地質出版社，1993.

[2] 周游游，覃小群，蔣忠誠.中國西南巖溶生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)環(huán)境建設[M].桂林：廣西師范大學出版社，2004.

[3] WANG D J，SHEN Y X，LI Y H，et al. Rock outcrops redistribute organic carbon and nutrients to nearby soil patches in three karst ecosystems in SW China[J].PloS One，2016，11（8）： e0160773.

[4] 熊康寧，黎 平，周忠發(fā)，等.喀斯特石漠化的遙感-GIS典型研究：以貴州省為例[M].北京：地質出版社，2002.

[5] 楊明德.論喀斯特環(huán)境的脆弱性[J].云南地理環(huán)境研究，1990， 2（1）：21-29.

[6] ZHANG P J，LI L Q，PAN G X，et al. Soil quality changes in land degradation as indicated by soil chemical，biochemical and microbiological properties in a karst area of southwest Guizhou，China[J].Environmental Geology，2006，51（4）：609-619.

[7] 肖 華，熊康寧，張 浩，等.喀斯特石漠化治理模式研究進展[J].中國人口資源與環(huán)境，2014，24（3）：330-334.

[8] 蔡運龍.中國西南巖溶石山貧困地區(qū)的生態(tài)重建[J].地球科學進展，1996，11（6）：602-606.

[9] WANG S J，LIU Q M，ZHANG D F. Karst rocky desertification in southwestern China：geomorphology，landuse，impact and rehabilitation[J].Land Degradation & Development，2004，15（2）：115-121.endprint

[10] CHAPIN F S，MATSON P A，VITOUSEK P. Principles of terrestrial ecosystem ecology[M].Springer Science & Business Media，2011：369-397.

[11] 林 鵬，李 博，楊 持.生態(tài)學[M].北京：高等教育出版社，2000.

[12] WANG S J，ZHANG D F，LI R L. Mechanism of rocky desertification in the karst mountain areas of Guizhou province， southwest China[J].International Review for Environmental Strategies，2002，3（1）：123-135.

[13] 夏 雯，黃代民，崔 晨，等.西南喀斯特地區(qū)土壤水分研究進展[J].中國農學通報，2009，25（23）：442-446.

[14] 劉海隆，蔣太明，劉洪斌，等.不同土地利用方式對巖溶山區(qū)旱坡地土壤水分時空分異的影響[J].土壤學報，2005，42（3）：428-429.

[15] 陳洪松，傅 偉，王克林，等.桂西北巖溶山區(qū)峰叢洼地土壤水分動態(tài)變化初探[J].水土保持學報，2006，20（4）：136-139.

[16] 張繼光，陳洪松，蘇以榮，等.喀斯特峰叢洼地坡面土壤水分空間變異研究[J].農業(yè)工程學報，2006，22（8）：54-57.

[17] 張繼光，陳洪松，蘇以榮.濕潤和干旱條件下喀斯特地區(qū)洼地表層土壤水分的空間變異性[J].應用生態(tài)學報，2006，17（12）：2277-2282.

[18] 張繼光，陳洪松，蘇以榮，等.喀斯特洼地表層土壤水分的空間異質性及其尺度效應[J].土壤學報，2008，45（3）：544-548.

[19] 張繼光，陳洪松，蘇以榮，等.喀斯特山區(qū)洼地表層土壤水分的時空變異[J].生態(tài)學報，2008，28（12）：6339-6342.

[20] 陳洪松，王克林.西南喀斯特山區(qū)土壤水分研究[J].農業(yè)現(xiàn)代化研究，2008，29（6）：734-738.

[21] GAMS I. Origin of the term “karst” and the transformation of the classical karst（kras）[J].Environmental Geology，1993，21（3）：110-114.

[22] 李陽兵，王世杰，李瑞玲.不同地質背景下巖溶生態(tài)系統(tǒng)的自然特征差異——以茂蘭和花江為例[J].地球與環(huán)境，2004，32（1）：9-16.

[23] WALTHAM T. Fengcong，fenglin，cone karst and tower karst[J].Cave Karst Science，2008，35（3）：77-88.

[24] 宋林華.喀斯特地貌研究進展與趨勢[J].地理科學進展，2000， 19（3）：193-202.

[25] 劉金榮，黃國彬，黃學靈，等.廣西區(qū)域熱帶巖溶地貌不同類型的演化淺議[J].中國巖溶，2001，20（4）：247-252.

[26] 王志剛，萬木春，孫佳佳，等.西南喀斯特石漠化區(qū)土壤形成速率研究綜述[J].長江科學院院報，2015，32（3）：64-72.

[27] 李玉輝.喀斯特的內涵的發(fā)展及喀斯特生態(tài)環(huán)境保護[J].中國巖溶，2000，19（3）：260-267.

[28] 李陽兵，王世杰，容 麗.關于中國西南石漠化的若干問題[J].長江流域資源與環(huán)境，2003，12（6）：593-598.

[29] 程安云，王世杰，李陽兵，等.從國家自然科學基金資助項目看喀斯特學科基礎研究的發(fā)展[J].中國巖溶，2008，27（2）：165-171.

[30] 王世杰，李陽兵，李瑞玲.喀斯特石漠化的形成背景，演化與治理[J].第四紀研究，2003，23（6）：657-666.

[31] 袁 春，周常萍，童立強.貴州土地石漠化的形成原因及其治理對策[J].現(xiàn)代地質，2003，17（2）：181-185.

[32] 周錦忠，呂英娟.石漠化的成因機理與防治對策[J].湖南地質， 2003，22（1）：43-46.

[33] 司 彬，何丙輝，姚小華，等.喀斯特石漠化形成原因及植被恢復途徑探討[J].江西農業(yè)大學學報，2006，28（3）：392-396.

[34] 肖興艷，劉 方，姚 斌，等.中國西南喀斯特土壤水分研究進展[J].云南農業(yè)大學學報：自然科學版，2015，30（6）：958-964.

[35] 何志斌，趙文智.半干旱地區(qū)流動沙地土壤濕度變異及其對降水的依賴[J].中國沙漠，2002，22（4）：359-362.

[36] 黃利江，于衛(wèi)平，張廣才，等.鹽池沙地水分與植被恢復關系的研究[J].林業(yè)科學研究，2004，17（b12）：148-151.

[37] 逄春浩.土壤水分測定方法的新進展—TDR測定儀[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，1994 8（2）：69-76.

[38] 張曉虎，李新平.幾種常用土壤含水量測定方法的研究進展[J].陜西農業(yè)科學，2008，54（6）：114-117.

[39] 胡婭春，張建設.土含水量的微波測定[J].中國西部科技，2008， 7（31）：5-7.

[40] 張學禮，胡振琪，初士立.土壤含水量測定方法研究進展[J].土壤通報，2005，36（1）：118-123.endprint

[41] 傅 偉，陳洪松，王克林.喀斯特坡地不同土地利用類型土壤水分差異性研究[J].中國生態(tài)農業(yè)學報，2007，15（5）：59-62.

[42] 廖洪凱，李 娟，龍 健，等.貴州喀斯特山區(qū)花椒林小生境類型與土壤環(huán)境因子的關系[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2013（12）：2429-2435.

[43] 杜雪蓮，王世杰.喀斯特石漠化區(qū)小生境特征研究——以貴州清鎮(zhèn)王家寨小流域為例[J].地球與環(huán)境，2010，38（3）：255-261.

[44] 陳洪松，王克林.西南喀斯特山區(qū)土壤水分研究[J].農業(yè)現(xiàn)代化研究，2008，29（6）：734-738.

[45] 朱習愛，沈有信，何貝貝，等.云南石林巖生維管植物多樣性及生物量特征[J].山地學報，2016（2）：165-172.

[46] 熊 華，于 飛.喀斯特中度石漠化地區(qū)不同生境小氣候變化特征[J].貴州農業(yè)科學，2013，41（8）：103-105.

[47] 朱習愛，沈有信，何貝貝，等.喀斯特石冠腐殖土及其對NH4+-N的吸附性能——以云南石林為例[J].中國巖溶，2015，34（6）：616-623.

[48] LIU W J，LI P J，DUAN W P，et al. Dry-season water utilization by trees growing on thin karst soils in a seasonal tropical rainforest of Xishuangbanna，Southwest China[J].Ecohydrology，2014，7（3）：927-935.

[49] 王家文，周 躍，肖本秀，等.中國西南喀斯特土壤水分特征研究進展[J].中國水土保持，2013（2）：37-41.

[50] 劉延惠，崔迎春.喀斯特山地森林土壤水分動態(tài)變化研究[J].中國高?？萍寂c產業(yè)化：學術版，2006（z1）：229-233.

[51] 杜雪蓮，王世杰.喀斯特高原區(qū)土壤水分的時空變異分析——以貴州清鎮(zhèn)王家寨小流域為例[J].地球與環(huán)境，2008，36（3）：193-201.

[52] 黃代民，陳效民，李孝良，等.西南喀斯特地區(qū)土壤水分變異性研究[J].中國農學通報，2010，26（13）：207-212.

[53] 勞文科，吳孔運.喀斯特地區(qū)不同土地利用方式下包氣帶土壤水分動態(tài)特征[J].地球與環(huán)境，2008，36（2）：119-124.

[54] 張繼光，蘇以榮，陳洪松，等.典型喀斯特峰叢洼地土壤水分時空動態(tài)研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（4）：1432-1437.

[55] 李安定，盧永飛，韋小麗，等.花江喀斯特峽谷地區(qū)不同小生境土壤水分的動態(tài)研究[J].中國巖溶，2008，27（1）：56-62.

[56] 張 偉，陳洪松，王克林，等.喀斯特地區(qū)典型峰叢洼地旱季表層土壤水分空間變異性初探[J].土壤學報，2006，43（4）：554-562.

[57] 范新瑞，蘇維詞，鄢貴權，等.黔中典型喀斯特地區(qū)土壤水分時空特性分析[J].中國巖溶，2009，28（1）：69-73.

[58] 張笑楠，王克林，張 偉，等.桂西北喀斯特峰叢洼地坡面土地利用對土壤水分的影響[J].土壤通報，2009（6）：1250-1254.

[59] ZHANG J G，CHEN H S，SU Y，et al. Spatial variability and patterns of surface soil moisture in a field plot of karst area in southwest China[J].Plant Soil and Environment，2011，57（9）：409-417.

[60] 楊勝天，王玉娟，溫志群，等.典型喀斯特灌叢草坡類型區(qū)土壤水變化規(guī)律研究[J].水土保持通報，2007，27（4）：100-106.

[61] 張志才，陳 喜，石 朋，等.貴州喀斯特峰叢山體土壤水分布特征及其影響因素[J].長江流域資源與環(huán)境，2008，17（5）：803-807.

[62] 張 川，陳洪松，張 偉，等.喀斯特坡面表層土壤含水量、容重和飽和導水率的空間變異特征[J].應用生態(tài)學報，2014，25（6）：1585-1591.

[63] 王思硯，蘇維詞，范新瑞，等.喀斯特石漠化地區(qū)土壤含水量變化影響因素分析——以貴州省普定縣為例[J].水土保持研究，2010，17（3）：171-175.

[64] 雷 麗，程 星，蔡雄飛.貴州巖溶山區(qū)土壤含水量時空分布與植物生長關系研究[J].貴州科學，2009，27（2）：50-54.

[65] 彭 熙，錢曉剛，楊 濱.貴州省喀斯特峽谷花椒林地土壤水分特征研究[J].水土保持通報，2007，27（6）：170-173.

[66] 王玉娟，楊勝天，呂 濤，等.區(qū)域尺度典型喀斯特地區(qū)土壤水分動態(tài)模擬[J].自然資源學報，2009，24（4）：650-662.

[67] 張 川，陳洪松，聶云鵬，等.喀斯特地區(qū)洼地剖面土壤含水率的動態(tài)變化規(guī)律[J].中國生態(tài)農業(yè)學報，2013，21（10）：1225-1232.

[68] 袁吉有.桂西北典型峰叢洼地不同利用方式下的土壤水分動態(tài)研究[D].長沙：湖南農業(yè)大學，2005.

[69] 孫永麗，梅再美.貴陽市白云巖地區(qū)不同土地利用方式對土壤物理性質的影響[J].貴州師范大學學報：自然科學版，2006， 24（2）：27-31.endprint

[70] 范新瑞.典型喀斯特石漠化地區(qū)土壤含水量變化的初步分析：以普定縣陳家寨石漠化基地為例[D].貴陽：貴州大學，2009.

[71] 蘇 玥，何丙輝，姚小華，等.滇東喀斯特石漠化區(qū)不同植被恢復模式下土壤水分空間變異特征研究[J].西南師范大學學報： 自然科學版，2008，33（1）：67-71.

[72] 李 強，周道瑋，陳笑瑩.地上枯落物的累積，分解及其在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的作用[J].生態(tài)學報，2014，34（14）：3807-3819.

[73] DUNKERLEY D. Percolation through leaf litter：What happens during rainfall events of varying intensity？[J].Journal of Hydrology，2015，525：737-746.

[74] 鄧 艷，覃星銘，蔣忠誠，等.表層巖溶動力系統(tǒng)中土壤水分及其巖溶效應[J].應用生態(tài)學報，2009，20（7）：1586-1590.

[75] 程 星，於 芳.喀斯特土壤水分變化研究[J].地球與環(huán)境，2005，33（z1）：139-143.

[76] 劉 方，王世杰，羅海波，等.喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)的小生境及其土壤異質性[J].土壤學報，2008，45（6）：1055-1062.

[77] 劉建偉.桂西北喀斯特峰叢洼地石質土壤入滲試驗研究[D]. 重慶：西南大學，2008.

[78] 張志才，陳 喜，石 朋，等.巖石對喀斯特峰叢山體土壤水分布特征的影響[J].水土保持通報，2008（6）：42-44.

[79] WANG D J，SHEN YX，HUANG J，et al. Rock outcrops redistribute water to nearby soil patches in karst landscapes[J].Environmental Science and Pollution Research，2016，23（9）：8610-8616.

[80] 傅 偉，劉 娜，張 偉.喀斯特峰叢洼地人工草地生態(tài)系統(tǒng)土壤水勢差異性研究[J].農業(yè)現(xiàn)代化研究，2008，29（4）：460-464.

[81] 張 勇，王晶晶，李玉輝.云南石林景區(qū)恢復植被的土壤水文結構功能研究[J].中國巖溶，2009，28（3）：293-299.

[82] 張 喜，薛建輝，生原喜久雄，等.黔中山地喀斯特森林的水文學過程和養(yǎng)分動態(tài)[J].植物生態(tài)學報，2007，31（5）：757-768.

[83] BRAKENSIEK D L，RAWLS W J. Soil containing rock fragments：effects on infiltration[J].Catena，1994，23（1-2）：99-110.

[84] 付同剛，陳洪松，王克林.喀斯特小流域土壤飽和導水率垂直分布特征[J].土壤學報，2015，52（3）：538-546.

[85] 李孝良，陳效民，周煉川，等.西南喀斯特地區(qū)土壤飽和導水率及其影響因素研究[J].灌溉排水學報，2008，27（5）：74-76.

[86] 黨宏宇.桂西北喀斯特山區(qū)碎石對土壤水分入滲過程的影響的試驗研究[D].北京：中國科學院研究生院，2012.

[87] WIGMOSTA M S，VAIL L W，LETTENMAIER D P. A distributed hydrology-vegetation model for complex terrain[J].Water Resources Research，1994，30（6）：1665-1679.

[88] 薛顯武，陳 喜，張志才，等.巖溶裂隙對坡面飽和水流匯集的影響研究[J].水電能源科學，2009，27（6）：20-23.

[89] 張志才，陳 喜，石 朋，等.喀斯特流域分布式水文模型及植被生態(tài)水文效應[J].水科學進展，2009，20（6）：806-811.

[90] 曾 成.濕亞熱帶巖溶系統(tǒng)水文水化學對不同土地利用的響應研究[D].北京：中國地質科學院，2009.endprint